自動化專業(yè)英語教程八

自動化專業(yè)英語教程教學(xué)課件July28,2007P2U2AStabilityandtheTimeResponse第二部分第二單元課文A穩(wěn)定性和時域響應(yīng)A穩(wěn)定性和時域響應(yīng)

1.課文內(nèi)容簡介：主要介紹《自動控制原理》中穩(wěn)定性的定義、控制系統(tǒng)中最重要的穩(wěn)定性、精度和滿意的暫態(tài)響應(yīng)三個基本指標(biāo)、勞斯穩(wěn)定性判劇和典型的一階、二階系統(tǒng)的時域相應(yīng)曲線。2.溫習(xí)《自動控制原理》中有關(guān)穩(wěn)定判據(jù)和時域響應(yīng)的內(nèi)容。3.生詞與短語intuitivelyadv.直觀地atrest處于平衡狀態(tài)excitationn.激勵phasen.狀態(tài)，相位exponentialadj.指數(shù)的；n.指數(shù)oscillationn.振蕩amplituden.振幅impulsev.沖激P2U2AStabilityandtheTimeResponse第二部分第二單元課文A穩(wěn)定性和時域響應(yīng)criterian.判據(jù)qualitativelyadv.定性地complexadj.復(fù)數(shù)的；n.復(fù)數(shù)characteristicequation特征方程factorn.因子；v.分解因式decayv.衰減horizontallyadv.水平地verticallyadv.垂直地Routhcriterion勞斯判據(jù)Hurwitzcriterion赫爾維茨判據(jù)quadraticadj.二次方的significancen.意義overdampedadj.過阻尼的criticallydamped臨界阻尼P2U2AStabilityandtheTimeResponse第二部分第二單元課文A穩(wěn)定性和時域響應(yīng)underdamptedadj.欠阻尼的correspondingadj.相應(yīng)的originn.原點dominatingpole主極點settlingtime調(diào)節(jié)時間overshootn.超調(diào)derivationn.導(dǎo)數(shù)extremeadj.極端的；n.極端的事情/情況peaktime峰值時間substituten.代替risetime上升時間gougev.挖radicallyadv.完全地P2U2AStabilityandtheTimeResponse第二部分第二單元課文A穩(wěn)定性和時域響應(yīng)4.難句翻譯[1]Thetableiscontinuedhorizontallyandverticallyuntilonlyzerosareobtained.這張表向水平（向右）垂直（向下）方向延伸，直到得到的都是零為止。5.參考譯文A穩(wěn)定性和時域響應(yīng)簡介 連續(xù)系統(tǒng)或離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性是由其對輸入或擾動的響應(yīng)決定的。直觀地說，穩(wěn)定系統(tǒng)是在沒有外部激勵時保持靜態(tài)或平衡的系統(tǒng)，如果去掉所有的激勵，系統(tǒng)會返回到靜止?fàn)顟B(tài)。輸出將經(jīng)過一個過度過程，穩(wěn)定在一個與輸入一致或由其決定的穩(wěn)態(tài)。如果我們將同樣的輸入加到一個不穩(wěn)定系統(tǒng)上，輸出將不會穩(wěn)定到穩(wěn)態(tài)過程，它將無限制的增加，通常為指數(shù)形式或增幅震蕩。 穩(wěn)定性可以由連續(xù)系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)或離散系統(tǒng)的Kroneckerdelta響應(yīng)如下精確地定義：當(dāng)時間趨近無窮時，如果脈沖響應(yīng)P2U2AStabilityandtheTimeResponse第二部分第二單元課文A穩(wěn)定性和時域響應(yīng)為零，則連續(xù)系統(tǒng)是穩(wěn)定的。一個可接受的系統(tǒng)至少應(yīng)滿足三個基本指標(biāo)：穩(wěn)定性、精度和滿意的暫態(tài)響應(yīng)。這三項標(biāo)準(zhǔn)體現(xiàn)在一個可接受的系統(tǒng)必須對特定的輸入和擾動具有滿意的時間響應(yīng)。因此，雖然我們?yōu)榱朔奖阍诶嫌蚝皖l域研究問題，但至少應(yīng)在定性上將這兩個域同時域聯(lián)系起來。實際上，拉氏域既能提供穩(wěn)定和不穩(wěn)定系統(tǒng)的暫態(tài)響應(yīng)信息，也能提供穩(wěn)定系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的信息。本文討論拉氏域和時間響應(yīng)的關(guān)系，并重點強調(diào)暫態(tài)響應(yīng)，和在拉氏域中建立系統(tǒng)穩(wěn)定性的判劇。精度將在下一篇文章中討論，頻率響應(yīng)在以后的單元中討論。特征方程系統(tǒng)對任何輸入的時間響應(yīng)可表示為下式：式中css(t)是穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，ctr(t)是暫態(tài)響應(yīng)。如果系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，就將沒有穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，只有暫態(tài)響應(yīng)。P2U2AStabilityandtheTimeResponse第二部分第二單元課文A穩(wěn)定性和時域響應(yīng)沒有傳輸延時的情況下，系統(tǒng)的傳遞函數(shù)可以表示為拉氏復(fù)變量s的多項式的比值。

將分母多項式等于零即得到特征方程

并可寫作因子形式式中ri表示特征方程的根，即使得D(s)等于零的s值。這些根可以是實根、復(fù)根或零，如果為復(fù)根，則由于微分方程的系數(shù)為實數(shù)，復(fù)根都是成對共扼的。(2-2A-1)(2-2A-2)(2-2A-3)P2溪U2雞A哲St者ab刮il田it忙y炭an恨d者th府e壞Ti屬me賽R群es遺po爬ns肺e第二乓部分德第二坡單元氏課文A穩(wěn)定民性和示時域工響應(yīng)拉氏笑域中n個不走同根國的暫蹦態(tài)響盆應(yīng)如世下：在時滲域中訓(xùn)為后一爭個方糠程的辰每一衣項被來稱做越暫態(tài)類模式至。每儉個根范都有辮一個表暫態(tài)騾模式類，其冰形狀蓮僅由何根在s域中迷的位咐置決捆定。因此貨，系忙統(tǒng)穩(wěn)繼定的怨充分趴必要吧條件游就是申特征你方程贈根的瓜實部閉為負(fù)臥。這籮保證辦脈沖真響應(yīng)旦將按卡指數(shù)傭形式胡隨時沫間衰宏減。(2免-2纏A-激4)P2張U2痕A綢St共ab凝il顯it書y隱an阻d狡th陽e脹Ti鞋me穩(wěn)R珍es枕po拜ns醉e第二剛部分驗第二辟單元倆課文A穩(wěn)定肉性和充時域預(yù)響應(yīng)勞斯抵穩(wěn)定平性判發(fā)劇勞斯躺判劇茅是判條斷連罵續(xù)系霉統(tǒng)穩(wěn)段定性洞的一導(dǎo)種方彩法，童適用碼于形師式如鴉下的n階特廳征方執(zhí)程的醬系統(tǒng)濕。使用莊勞斯蝕判劇捕表的殿準(zhǔn)則山如下(2迅-2鹿A-劃6)P2寄U2飾A需St勵ab叉il盾it最y哲an業(yè)d恢th犧e耳Ti就me設(shè)R妥es烘po滿ns抽e第二仿部分刊第二村單元放課文A穩(wěn)定吉性和廁時域悉響應(yīng)這里筋是特陶征方默程的饒系數(shù)et老c.et嗓c.這張宋表向介水平這（向帖右）烤垂直多（向睜下）輕方向磚延伸劈燕，直尚到得丈到的朋都是弊零為腔止。斷在計范算下體一行唯前，溪任一碗行都購可以漏乘以控一個突正常嘆數(shù)，垃這不譜會影仿響表糞的性露質(zhì)。勞斯曠判劇矩：當(dāng)膊且僅奧當(dāng)勞招斯表抽的第餐一列腫符號怒相同新時，媽特征然方程江的所玻有根發(fā)都有航負(fù)實打部。猛否則避，具現(xiàn)有正愛實部含根的巡壽個數(shù)膜和符拍號變連化的宗次數(shù)壤相等鑒。赫爾猛維茨汪判據(jù)敏是另伸一種促判斷憂連續(xù)質(zhì)系統(tǒng)污特征錄方程下的所恒有根辛都有肺負(fù)實考部的護(hù)方法邁。實節(jié)際上撕，雖吊然形史式或值方式繞不同壯，它奶和勞牧斯判扒據(jù)原昌理相常同，年因此菊它們吐常被東稱為繪：勞堡斯-赫爾販維茨料判據(jù)蕉。P2壘U2膏A雕St愚ab混il發(fā)it燦y露an既d更th使e愉Ti磁me墳R眾es壺po裂ns嘆e第二料部分卷第二偉單元燭課文A穩(wěn)定返性和塊時域甚響應(yīng)簡單仿滯后曬：一叮階系狐統(tǒng)對形芒如式捷（2-包2A療-1）的鋒傳遞爆函數(shù)籍，系拘統(tǒng)的群階次奴被定電義為石特征涼方程D(s)的階聞次，司也就墾是其源中s的最碑高次茄冪決尾定了織系統(tǒng)披的階械次。簡單棉一階薯系統(tǒng)種的傳疏遞函沉數(shù)為參，如揮圖2-淡2A堪-1所示，圖2-勸2A程-1一階罵系統(tǒng)P2攔U2區(qū)A檢St簽ab屑il訪it當(dāng)y膠an億d站th眉e嗚Ti膝me舉R隨es棉po舅ns東e第二健部分皇第二匹單元汪課文A穩(wěn)定霸性和茅時域猴響應(yīng)如果銜輸入胸是一削個單忘位階在躍R(s)=蜓1/s，則貸輸出藏為因此繳暫態(tài)寶響應(yīng)。第一危項為鞏強制椅分量里，由蘇輸入引賤起，腥第二記項為掩暫態(tài)梅分量烘，由系插統(tǒng)的膊極點些決定府。圖2-笑2A耐-2給出渡了暫芒態(tài)和c(t)。暫茂態(tài)呈蘿指數(shù)衰減指，常閑用的稀表示金衰減叉速度汪的量是責(zé)時間倦常數(shù)漠：圖2-歇2A研-2一階時系統(tǒng)針的暫誤態(tài)響討應(yīng)P2呢U2咐A矛St渡ab殃il喚it否y韻an寶d摸th擁e兩Ti詳me策R肌es肆po秩ns鳳e第二撫部分巷第二畝單元畫課文A穩(wěn)定型性和高時域叫響應(yīng)時間坦常數(shù)決是衰撞減指犧數(shù)暫槐態(tài)降酷到初躬始值e-1=0房誠.3獲68倍所勿用的拍秒數(shù)等。因為e-t臥/T=e-1當(dāng)t=T時，俗可以截看出榜簡單悉滯后1/蚊(Ts+1賓)的時炕間常壩數(shù)是T秒。常實際踩上，憐這就料是簡臺單滯酸后傳幅遞函炎數(shù)常軌被寫常為這劃種形解式的翻原因最。s的系訓(xùn)數(shù)直售接表它明衰霸減的帥速度修，4T秒后未，暫播態(tài)衰品減到滋初值揭的1.霞8%。簡單大滯后騎有兩據(jù)個重屆要特堡征。1.穩(wěn)定穗性：徑對于紫系統(tǒng)信穩(wěn)定妄性，挑系統(tǒng)距極點佳必須抓位于s平面墓的左允半邊挖，這支樣系澇統(tǒng)暫須態(tài)衰嗓減，聚而不仿是隨厭時間策增加向而增仗加。2.響應(yīng)療速度乳：加鞏速系遼統(tǒng)的營響應(yīng)構(gòu)（即副減小乖時間虧常數(shù)宮），亦極寶點1/T應(yīng)左冰移。P2球U2牙A運St煎ab渠il揮it卸y摘an胳d怪th蜂e益Ti滔me第R稻es夾po徹ns垃e第二芳部分剃第二慚單元詞課文A穩(wěn)定伐性和黨時域擁響應(yīng)多階宣滯后鄉(xiāng)豐：二扁階系記統(tǒng)這種緞常見接的傳謊遞函繞數(shù)通斗?？砂烈院喥癁橼w如下知的標(biāo)抵準(zhǔn)形魄式：式中

n是無閱阻尼酸自然急頻率熔，

是阻鋪尼比復(fù)。這棕些參急數(shù)的壘意義旺將被喝討論劑。根據(jù)國阻尼幕比，請系統(tǒng)序特征館方程的根略（極蝴點）針有三扁種可效能：

>1斬:過阻而尼：

=1說:臨界市阻尼齊：

<1聾:欠阻究尼：(2作-2閃A-少7)(2禾-2蟻A-尸8)P2伏U2各A馳St膏ab惱il齡it辨y牢an攝d惡th蓄e擺Ti屆me算R省es摧po況ns述e第二興部分華第二買單元侵課文A穩(wěn)定六性和腳時域銅響應(yīng)圖2-僅2A列-3顯示鞠了繪松制極怨點位脾置的s平面綠。圖2-異2A晨-3s平面屠極點壇位置P2屠U2會A糖St袋ab予il鋤it拘y停an源d奴th距e續(xù)Ti從me殼R圍es熔po用ns最e第二章部分搞第二鳥單元蓄課文A穩(wěn)定杜性和垃時域逃響應(yīng)對于侮單位群階躍果輸入R(s)=懸1/s，輸潑出的輔變換杠為

>1時，導(dǎo)極點猾在負(fù)呈實軸螞上

n的兩進(jìn)側(cè)，船暫態(tài)最是兩江個衰疾減指桃數(shù)的念和，饅每個晝各有捏其自錢己的柱時間側(cè)常數(shù)去。離冤原點夜最近洽的極孟點對泳應(yīng)的傍指數(shù)霜項具研有最傷大的匠時間左常數(shù)際，用妥最長乏的時蕩間衰贈減。瓶這個晶極點遇稱為鄙主極岡點。

=1時，懷兩極論點重華合于

n。

<1時，護(hù)極點念沿著古以原洲點為繳中心篇，

n為半柔徑的遣圓周剪上移仰動。旬從圖2-臨2A春-3中的屠三角繭形，需可以巷看出co撿s

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。輸殊出為(2激-2致A-紀(jì)9)P2冒U2法A繁St凳ab兼il朱it惡y職an旨d議th航e略Ti忠me疊R蟲es胞po彈ns析e第二障部分止第二律單元揪課文A穩(wěn)定拾性和增時域慨響應(yīng)圖2-植2A名-4中為就對于陽不同宮阻尼搭比

的歸缺一化否響應(yīng)阿曲線逢。暫遠(yuǎn)態(tài)項啊為以餅阻尼晨自然腸頻率儀的震站蕩，殺其幅寬值按火衰減汪。圖2-鄉(xiāng)豐2A命-4二階思系統(tǒng)崇中不央同阻速尼比

的標(biāo)準(zhǔn)窮響應(yīng)珍圖P2謹(jǐn)U2肯A沙St傷ab欠il盟it燦y餅an屋d章th描e賠Ti悲me辦R貿(mào)es管po乖ns膝e第二囑部分獸第二戚單元粥課文A穩(wěn)定悅性和普時域猶響應(yīng)重要原的性逢能指鋤標(biāo)如厘圖2-劫2A桂-5所示直：穩(wěn)定添時間Ts是響吸應(yīng)永暈久在攝穩(wěn)態(tài)弱值上贊下5%或2%所需標(biāo)的時派間Ts=3T(5撈%)或Ts=4T(2孕%)。超伴過穩(wěn)度態(tài)值者的最袍大超將調(diào)量筆百分肉比是臉一項免嚴(yán)格以的性負(fù)能指碗標(biāo)。圖2-新2A猴-5響應(yīng)忍的性再能指丟標(biāo)P2斑U2葛A魯St廈ab臉il語it搞y哲an聽d晨th惰e梨Ti劫me導(dǎo)R逮es備po幻玉ns諷e第二怒部分慎第二溝單元賽課文A穩(wěn)定衡性和自時域怕響應(yīng)令式(2辱-2助A-新9)中c(t)的導(dǎo)含數(shù)為碗零，論得出插響應(yīng)眼的極托值，濁得到適方程憑：這意姻味著屢在各鍵峰值i=1，3，免因為防左右浩相等邀。因羞此最怎大值攤必在御峰值(i=1泉)，峰凝值時將間Tp為如果誦式(2爆-2賣A-俱10稱)的角伯度的膨正切甜是蝴，圈其正貼弦值蜂，另將式Eq.經(jīng)(2貧-2與A-兼11掙)代入封式(2敢-2雨A-膚9)中得他到(2蔬-2初A-價10里)(2患-2蘇A-豪11觸)P2狐U2儀A競St啞ab婆il粘it餓y抓an圣d付th改e沃Ti碗me視R護(hù)es怕po余ns向e第二預(yù)部分鳴第二普單元你課文A穩(wěn)定使性和鞋時域餓響應(yīng)上升彼時間Tr，如霉式2-煤2A呀-5定義賭為響魔應(yīng)第劑一次晶達(dá)到傘穩(wěn)態(tài)啄值的清時間近，同包極值敞時間Tp緊密杯相關(guān)烘。應(yīng)注皇意到呀各時遭間常盜數(shù)Ts，Tp，和Tr同時記依賴拼于

n和

，而P.把O.僅依倚賴于鬧阻尼聰比

(圖2-行2A午-6捆)。允阻許最杏大超間調(diào)，君和允褲許最旅小阻釣?zāi)岜?/p>

依賴澇于實奪際應(yīng)澇用。腐對于分機床蘋進(jìn)給祥，超搜調(diào)會背導(dǎo)致磨車刀形進(jìn)入暮加工藥件，換因此剝需要茶阻尼管比大負(fù)于1。但扶在很泉多情麻況下役，一鍛定的烈超調(diào)罵是允喉許的孤，由拐于可靜縮短傭時間Tp和Tr，阻鋪尼比艱小于1是合擠適的剪。阻色尼比胡等于0.填7，超純調(diào)僅吉為5%，響遇應(yīng)達(dá)統(tǒng)到穩(wěn)月態(tài)更揀快。圖2-塵2A危-6陽P.瘦O.和

的關(guān)競系P2屆U2照A托St虎ab嘗il迅it穿y識an拉d益th散e焰Ti環(huán)me哀R顧es后po痕ns榨e第二禽部分巾第二禍單元概課文A穩(wěn)定躍性和刃時域舌響應(yīng)如果

n增加霉時阻輕尼比呆不變鞋極點惠會沿乏圓周活外移罷，穩(wěn)納態(tài)時勞間和禾上升吃時間營會下握降。洗因此永，我增們可秋以通魂過調(diào)綁整閉錫環(huán)極鋤點來印調(diào)整蛾暫態(tài)謠響應(yīng)刮。P2抓U2嚷B酒S譽te壤ad搞y汪St董at磨e第二珠部分稱第二每單元膚課文B穩(wěn)態(tài)B穩(wěn)態(tài)1.課文柴內(nèi)容康簡介績：主勤要介餃紹《自動總控制兵原理》中穩(wěn)層態(tài)誤腎差的剃概念錯、指囑定輸難入的暮穩(wěn)態(tài)娘誤差逗、擾哀動誤扛差的任定義健與計掛算方鏟法。2.溫習(xí)《自動齒控制墨原理》中各緩種給綱定信葵號分腔類、萄擾動察的物嘴理概縱念和懇誤差霉的定茫義等杠內(nèi)容絮。3.生詞黨與短仆語gu連id棚an塊ce諒s瞇ys蛋te怖m(xù)引導(dǎo)痰（導(dǎo)央航）挽系統(tǒng)tr央aj啦ec侵to陷ryn.軌跡un晨it伍y慈fe腔ed燭ba脾ck凝s狗ys粥te澆m單位地反饋倒系統(tǒng)ge痕ne絮ra座l放fo磨rm一般聯(lián)形式ro仆ot皆l貫oc蒙us豈g堪ai稼n根軌懷跡增概益fi則lt摟er曠in致g幻玉te榜ch賣ni國qu腿e濾波役技術(shù)su粥pp孔re戲ssv.抑制pr申in歷ci叮pa盛lad耗j.主要套的mi唱ni單mi撒zev.（使楚）最爆小化P2員U2觸B斧S侍te喪ad院y劫St熊at樸e第二胖部分慌第二袖單元公課文B穩(wěn)態(tài)4.難句暑翻譯[1市]橋th煙e擺pr壞in偉ci庭pl蝦e沾of知s符up即er炮po六si稈ti亮on擁h悅ol下ds律,括…疊加仙原理樸成立僵，……[2礎(chǔ)]枝…,似t治hu固s瞎el庭im逃in跟at監(jiān)in饅g兩th癢e科ve脂lo螞ci鞠ty暈e劈燕rr序or策,槳an尺d匆by皮b茂ei急ng戴i顏nt灑ro辭du發(fā)ce燒d賢ah法ea謊d箭of除t尼he隆p慕oi驕nt均o懇f剩en淋tr開y承of馬t留he圖d勤is府tu貨rb艇an影ce床i節(jié)nt層o友th拾e活sy恰st斬em鏟,集el樣im爸in代at鄙es哀t經(jīng)he適s批te購ad利y-房誠st肢at弟e和er綱ro仙r膝re杯su會lt不in做g迎fr潔om甚a蟻s解te釘p田in規(guī)t采he天d輸is蹤蝶tu鐮rb優(yōu)an疲ce柜.……，這邁樣通綱過在令系統(tǒng)尚擾動眾進(jìn)入舉點之絹前引身入（厚積分抬環(huán)節(jié)押），筑可消你除由儲擾動職輸入糧中的釘階躍章（成都分）頭導(dǎo)致桃的穩(wěn)加態(tài)誤境差。5.參考政譯文B穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)倡誤差控制氏系統(tǒng)泳的設(shè)徑計目索標(biāo)是冠控制另一個犯系統(tǒng)貨的動嶄態(tài)性離能，蓮使之支響應(yīng)仍于命抽令或陽擾動底。設(shè)暴計者孫應(yīng)充慨分了咳解穩(wěn)誰態(tài)方蒸程和蜻誤差暮在整陸個過P2船U2塞B跑S慕te竄ad議y嫩St浴at企e第二漸部分持第二拘單元伸課文B穩(wěn)態(tài)程中億的作角用，輸同時速也應(yīng)舊知道嘩它們蔥在被計控對蝦象動疫態(tài)性絮能上限的影并響。控制獨系統(tǒng)正的精振度是母對系愧統(tǒng)跟逝隨控巾制命出令情樣況的賢衡量展尺度兵。它蜜是一死個重熄要的途性能椅指標(biāo)窮；一紐奉個導(dǎo)籠航系駐統(tǒng)，厚如果柏不能銳把航納天器兼置于鳴合適失的軌汪道上希，它銅的暫掙態(tài)響繁應(yīng)再摟好也巴沒用摟。精度北通常尺是按做可接噴受的碗對特聯(lián)定輸狹入(Er)或擾帶動(Ed)的穩(wěn)叔態(tài)誤幟差而識定的搜。誤洞差e(t)定義至為期鮮望輸密出值r(t)和實魯際輸浮出值c(t)的差老。要效注意喬，這枝里的威誤差倆并不知一定料是啟舍動信早號

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